TechTalk
Root server » TechTalk » FAQ Witgoed » Koelen » Werking absorptiekoelkast
Hoe ontstaat de koude?

Zowel de klassieke koelkast met compresseur als de absorptiekoelkast produceren koude door het verdampen van een vloeistof. Het effekt is vergelijkbaar met de afkoeling van een vochtige huid. Bij een compressiekoelkast veroorzaakt de plotse drukdaling het verdampen van het vloeistof in het vriesvakje. Zowel de compresseur, de drukdaling en het koken van het vloeistof produceren geluid, waardoor een compressorkoelkast niet zo aangewezen is op een slaapkamer.


Schematische voorstelling


Bubble pump


In de praktijk

In een klassieke koelkast zorgt het drukverschil voor het verdampen en weer vloeibaar worden van het koelmiddel. Bij het verdampen wordt er warmte onttrokken aan de omgeving. Een absorptiekoelkast heeft echter geen compressor en de druk is constant in het circuit. Hoe kan er dan toch gekoeld worden?

Het toverwoord is hier partiŽle druk. Bij een bepaalde vaste druk is de partiŽle druk van een gas hoger als het gas zuiver is. Als het gas gemengd wordt met een ander gaz (met behoud van de totale druk), dan daalt zijn bijdrage tot de totale druk. Het is alsof er minder druk aanwezig is.

Als ammoniakvloeistof in contact komt met waterstofgas, dan zakt de partiŽle druk van het aanwezige ammoniakgas (het is alsof er een onderdruk ontstaat) en het ammoniak verdampt waardoor er warmte aan de omgeving onttrokken wordt.

Het effekt van de partiŽle druk is min of meer aanwezig naargelang de gascombinaties, maar is zeer sterk aanwezig in geval van waterstofgas, dat uit zeer lichte moleculen bestaat, en dus het verdampen van het ammoniak niet verhindert.

Hoe werkt een absorptiekoelkast?

Bij een absorptiekoelkast blijft de druk constant in het volledig circuit. De druk is redelijk hoog: dit is noodzakelijk om het ammoniakgas (NH3) vloeibaar te krijgen. Daarom zijn de leidingen ook dikker dan bij een conventionele koelkast.

Een absorptiekoelkast werkt met drie chemische produkten: waterstofgas, water en ammoniak. Een kleine hoeveelheid natriumchromaat Na2CrO4 dient om corrosie tegen te gaan maar speelt geen rol bij de koeling.

In de boiler (1) wordt een ammoniakoplossing in water opgewarmd tot ongeveer 180įC. Zuivere ammoniak verdampt uit de oplossing. Door het koken wordt ook een deel van de ammoniakoplossing meegenomen (in feite een zeer verdunde oplossing, want door de warmte verdampt nagenoeg alle ammoniak uit de oplossing).

Het water condenseert in de scheider (2) en valt terug in de boiler. De temperatuur bedraagt hier ongeveer 110į en door de hoge druk wordt al het water weer vloeibaar. De boiler heeft een speciale constructie: een dunne kookbuis in het midden (bubbelpomp) en een siphon aan de buitenkant. Het kokende ammoniakgas neemt water mee dat in de siphon terugvalt, waardoor het water naar de absorber (5) gestuwd wordt via leiding 7. Dit is goed zichtbaar op de schematische voorstelling van de bubbelpomp.

In de condenser (3) wordt het hete ammoniakgas gekoeld en gaat het terug over naar de vloeibare fase. In de verdamper (4) komt het ammoniak in contact met waterstofgas. De partieŽle druk van het aanwezige ammoniakgas zakt (), waardoor het ammoniak gaat verdampen. Dit veroorzaakt de koeling.

Het ammoniakgas (met waterstofgas) passeert een reservoir (6) en komt terecht in de absorber (5) waar het in contact komt met water dat naar beneden druppelt (aangevoerd via leiding 7). Ammoniakgas lost op in het water en men bekomt opnieuw een geconcentreerde ammoniakoplossing dat via het reservoir naar de boiler stroomt. Het water dat in de absorber druppelt is ondertussen goed afgekoeld, waardoor het meer gas kan opnemen.

Boven de absorber is er enkel nog waterstofgas over, dat opnieuw gebruikt kan worden in de verdamper. De absorptie (oplossing) van ammoniak in het water zorgt ervoor dat de partiŽle druk in de verdamper laag blijft.

: lees het gedeelte over de fysica van een koelkast. De moleculen waterstofgas zijn zeer licht en bieden geen weerstand als de zware moleculen amoniak uit het vloeistof ontsnappen: het is alsof er een veel lagere druk boven het vloeistof heerst, en dit bevordert de verdamping. Men zegt dat de partiŽle druk lager geworden is.

Rechtsboven is er een belangrijk onderdeeltje, namelijk een soort waterslot (op^ammoniak) die ervoor zorgt dat als de frigo in werking alle waterstofgas verdreven wordt uit het kookgedeelte en niet kan terugkeren.

Een russische absorptiekoelkast werkt op dezelfde manier, maar de opbouw is wat eenvoudiger.

Een paar opmerkingen in verband met deze absorpsiekoelkasten:

  • Er moet een hele circulatie op gang komen (energie van de verdamping en zwaartekracht): daarom koelt het toestel pas na 30 minuten. Als de absorber warm wordt (5 op de figuren), dan is de reaktie aan de gang (absorptie produceert warmte).

  • Als warmtebron kan men zowel electriciteit of een gasvuurtje gebruiken. Bij gasverwarming is het rendement hoger dan met een generator (brandstof drijft een stroomaggregaat aan en de stroom wordt gebruikt om een compressiekoelkast aan te drijven). Het rendement van een absorptiekoelkast (als die met electriciteit gestookt wordt) is echter lager dan die van een compressorkoelkast (continu-verbruik ongeveer 50W, bij een compressorkoelkast is het gemiddeld verbruik ongeveer 30W).

  • Wegens de natuurlijke circulatie is het koelvermogen beperkt. Koelkasten voor huishoudelijk gebruik zullen nooit het label **** halen. De minimale temperatuur is ongeveer -15įC. Meer stoken helpt niet, want dan is de scheiding van ammoniak en water niet meer zo perfekt en daalt het rendement.

Lees ook:

Het grafiek rechts toont ons het temperatuurverschil (delta) en de temperatuur in de verdamper volgens de omgevingstemperatuur. De groene curve is voor de werking op gaz en de blauwe curve op electriciteit (12V). De werking is krachtiger op gas en produceert meer koude bij lagere buitentemperaturen. De werking op electriciteit is meer doeltreffend als de omgevingstemperatuur wat hoger is. De curve op gas is gemeten met de kraan maximaal open (grote vlam). Met een kleine vlam komt de werking overeen met die op 12V. De werking op netspanning (weerstand op 220V) zit tussen de twee.

De temperatuur achteraan de frigo is meestal hoger dan de omgevingstemperatuur, vooral bij een werking op gas. De grafiek is getekend voor een frigo in perfecte staat met een voldoende luchtcirculatie zodat er geen noemenswaardige temperatuursverhoging is.

Gebruik in de industrie

In de industrie wordt de restwarmte van fabricageprocessen ook gebruikt om te koelen, maar omdat er pompen gebruikt worden is het koelvermogen zo hoog dat men volledige kantoorruimtes kan koelen. In dergelijke installaties kan de temperatuur tot -50įC zakken. Het is dus een fabeltje dat absorptiekoelkasten nauwelijks koelen! De pompen dienen uitsluitend om de produkten rond te stuwen (het systeem is niet meer afhankelijk van de zwaartekracht).

Het procťdť werd door Baltzar von Platen en Carl Munters uitgevonden. In 1923 begon begon de fabrikage van de eerste koelkasten door AB Artic, dat overgenomen werd door Electrolux in 1925.

Ook Einstein had een dergelijke koelsysteem ontworpen. Hier wordt ammoniak, water en butaangas gebruikt. Het patent werd door Electrolux gekocht om zijn eigen technologie te beschermen.

Gebruik van een compressorkoelkast

Indien je regelmatig in warme streken moet rijden, dan kies je beter voor een compressorkoelkast (of je vervangt de bestaande koelkast). Het is hier niet de bedoeling een huishoudelijk toestel te gebruiken, die heeft namelijk 220V nodig die ter plaatse opgewekt moet worden (met verliezen). Mocht je het toch overwegen, dan moet je ene invertor gebruiken die geschikt is voor 1000W of meer, om de hoge aanloopstroom van een asynchrone kortsluitankermotor te kunnen leveren.

Webasto fabriceert verschillende soorten koelkasten voor gebruik in vrachtwagen, camping cars en pleziervaartuigen. Deze toestellen werken op 12/24V of op 110/220V (marine-toepassingen). De koelkasten zijn aangepast aan deze specifieke toepassingen:

  • De koelkasten zijn uitgerust met een intelligent systeem die de compressor automatisch sneller doet draaien als de spanning hoger is (een teken dat de batterijen opgeladen worden omdat de hoofdmotor draait of er is een externe voedingsbron aangesloten). Er wordt extra koude opgeslagen in een koelplaat en in het voedsel. Als het systeem opnieuw op batterijen werkt, dan start de motor pas als de temperatuur opnieuw gestegen is.

  • De motor heeft een slow start (geen stroompieken) en een variabel toerental. De compressor draait altijd aan de meest economische snelheid om de koude te handhaven. Eenzelfde systeem wordt in de betere aircos gebruikt (Daikin met inverter technologie).

  • De motor is kleiner maar kan sneller draaien dankzij de frekwentieregelaar. De motor maakt minder lawaai dan de motor van een normale koelkast, de motor maakt zelfs minder lawaai dan de computerventilatoren die bijgeplaatst worden bij absorptiekoelkasten.

Het verbruik voor een koelkast van normale afmetingen (80cm hoog, 52 breed en 50 diep) bedraagt 400W/24uur. Dit verbruik kan gehalveerd worden als er extra koude opgeslagen wordt als de batterij bijgeladen wordt. Je hebt een batterij nodig van 80Ah/12V (deep cycle type). Als je dagelijks de batterij bijlaadt wordt die slechts 15 ŗ 35% ontladen.

Een kleinere koelkast (hoogte 50cm) heeft een verbruik van 270W/24u. DE metingen worden uitgevoerd met een binnentemperatuur van 5į en een buitentemperatuur van 25įC. Een diepvriezer heeft een verbruik van 450W/24u bij een binnentemperatuur van -18įC. De kleinste versies (box of lade met bovenlading en 15 liter capaciteit) verbruiken 150W/24u.

De binnenverlichting is door middel van witte leds die geen warmte produceren. De koelkasten zijn uitgerust met een instelbare batterijbescherming en een SUPER instelling om snel het voedsel te koelen.

Links to relevant pages - Liens vers d'autres pages au contenu similaire - Links naar gelijkaardige pagina's